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Faculté des Sciences INTRODUCTION A L’INFORMATIQUE H.P. Garnir & F. Monjoie Not

Faculté des Sciences INTRODUCTION A L’INFORMATIQUE H.P. Garnir & F. Monjoie Notes de cours Année 2005-2006 Préface Ce texte concerne le cours "Introduction à l’informatique" destiné au second baccalauréat en Biologie et Géologie et à la première licence en Biochimie. Notons que les travaux pratiques se déroulent actuellement sur des micro-ordinateurs fonc- tionnant sous le système d’exploitation Windows de Microsoft. Les logiciels installés sur ces machines permettent de se familiariser avec le traitement de texte, les tableurs et diffé- rents logiciels de traitement de données. Les étudiants apprendront à rédiger un rapport présentant, sous forme attractive, des données numériques préalablement analysées. Toutes les machines sont reliées à l’Internet. Une part importante des travaux pratiques sera orientée vers la maîtrise des nouvelles possibilités offertes aux scientiﬁques par ce nouveau moyen de communication. Tous les étudiants sont amenés à utiliser le courrier électronique et le WWW. Nous indiquerons aussi comment trouver rapidement des informations perti- nentes sur le Web. Depuis 1999, les notes de cours ainsi que des documents relatifs aux exposés oraux se trouvent sur un serveur WWW (http://www.ulg.ac.be/ipne/info). Ce serveur est local et son accès est limité par un mot de passe. Le “user name” est “info” et le “password” est “ok”. Janvier 2006 Henri-Pierre Garnir Francine Monjoie I.P.N.A.S. Mathématiques Générales Sart Tilman B-15 Institut de Mathématique B-37 B-4000 Liège B-4000 Liège Tél.: 4/ 3663764 & 3663690 Tél.!: 4/3669432 hpgarnir@ulg.ac.be Francine.Monjoie@ulg.ac.be C H A P I T R E I Concepts fondamentaux 1.- INTRODUCTION L'informatique est l'art, la technique ou la science qui consiste à manipuler des in- formations à l'aide d'un outil, l'ordinateur. L'informatique a pour objet de déﬁnir des algorithmes qui permettent de modiﬁer la vision que l'on a d'un problème, ou d'ex- traire d'une grande quantité d'informations mal structurées, de nouvelles connais- sances plus utiles. Les outils de l'informatique sont les ordinateurs. Actuellement, on utilise presque ex- clusivement des ordinateurs digitaux (dans lesquels les informations sont codées sous forme d'états discrets) et qui fonctionnent selon les principes de la machine de Von Neumann (déﬁnie dans les années quarante). Cette machine comprend deux parties, une unité logique et arithmétique banalisée et un magasin ou mémoire qui contient des programmes et des données. Un programme décrit les opérations logi- ques à réaliser sur les données. Les deux idées neuves sont les suivantes. •!L'unité logique est banalisée. On ne sait pas lors de sa construction à quoi elle va servir, elle est seulement capable d'exécuter séquentiellement certaines instruc- tions. •!Les programmes et les données sont placés sur un pied d'égalité dans la mémoire. Il est impossible de discerner les programmes des données si ce n'est par l'effet qu'ils ont sur l'unité logique. Un ordinateur doit aussi comporter des organes d'entrée et de sortie qui permettent à l'utilisateur de placer ses informations dans la mémoire et de les y relire lorsque la machine les a manipulées. L'informatique s'oriente depuis quelques années vers la micro-informatique indivi- duelle. L'ordinateur individuel est utilisé par une seule personne à la fois qui décide seule de l'activité de la machine. Le prix des petits ordinateurs continue à baisser, ce qui accentue la tendance qui consiste à distribuer les machines plutôt que d'utiliser un gros système travaillant en temps partagé. Les ordinateurs sont mis à la disposi- tion de chacun et connectés en réseau. Une connaissance sufﬁsante de ces machi- nes et des concepts qui en sous-tendent le fonctionnement contribue à démythiﬁer le Chapitre 1 : Concepts fondamentaux Introduction à l"informatique - ©U.Lg. 2006 H.P. Garnir et F. Monjoie 1 phénomène de “l'informatisation de la société” et permet d"utiliser l"outil dans les meilleures conditions. 2.- LA PROGRAMMATION Programmer consiste à construire un ensemble ordonné d'instructions qui, lors- qu'elles sont exécutées, produisent des effets précis et utiles sur les informations contenues dans un ordinateur. L'ensemble des instructions s'appelle un programme. Préparer un programme destiné à un ordinateur est une tâche délicate et complexe. En effet, contrairement à l'être humain, l'ordinateur est incapable d'initiative ou de tolérance. Par conséquent, son programme doit être parfaitement explicite, doit cou- vrir tous les cas de ﬁgures possibles et doit entrer dans les moindres détails. Cepen- dant, lorsque le programme s'exécute, l'ordinateur fait preuve d'une précision et d'une persévérance à toute épreuve. Un autre truisme est de rappeler que l'ordinateur ne résout jamais un problème. Ce sont les hommes qui utilisent l'outil ordinateur pour aboutir à leurs ﬁns. Sauf panne technique (extrêmement rare), toute "erreur" de l'ordinateur doit être comprise comme ayant une origine humaine. Puisqu'un programme d'ordinateur doit être parfaitement précis, une grande part de la construction d'un programme consiste à analyser le problème que l'on désire ré- soudre, à le déﬁnir clairement, et à envisager les cas marginaux qui, bien que peu probables, peuvent perturber un schéma de solution. Il faut aussi considérer le jeu d'instructions dont on dispose aﬁn de l'utiliser au mieux dans le contexte de la réso- lution du problème. L'étape suivante consiste à coder le schéma de solution adopté dans un format que l'ordinateur peut assimiler. En général, le programme prend la forme d'un texte dont la syntaxe est extrêmement rigide pour se conformer aux directives d'un langage donné. Ce texte est tout d'abord écrit "dans" l'ordinateur grâce à un dispositif adé- quat. A notre époque, on utilise généralement un clavier et un écran de moniteur (TV). Un programme préexistant, fourni par le constructeur de la machine et appelé Editeur de texte, aide le programmeur dans sa tâche. L'Editeur permet de faire "en- trer" le texte du programme dans la mémoire et ensuite de le corriger très aisément. Le texte du programme est ensuite traduit automatiquement par l'ordinateur en une suite d'instructions élémentaires qui lui sont spéciﬁques. Cet ensemble d'instructions peut être exécuté et il faudra vériﬁer que l'effet du programme sur les données cor- respond bien à l'attente du programmeur (phase du “debugging”, littéralement!: "de la chasse à la petite bête"). Il sera aussi utile de composer un "mode d'emploi" du programme qui explique comment s'en servir et qui décrit son fonctionnement. Chapitre 1 : Concepts fondamentaux Introduction à l"informatique - ©U.Lg. 2006 H.P. Garnir et F. Monjoie 2 L'analyse d'un problème en vue de sa résolution par la voie de l'informatique impli- que l'adoption d'une nouvelle façon de penser. Les méthodes humaines tradition- nelles, généralement basées sur l'intuition et le raisonnement (deux qualités qui font cruellement défaut à l'ordinateur), ne sont plus du tout applicables. Il faut acquérir de nouveaux réﬂexes qui tiennent compte des caractéristiques saillantes de l'ordina- teur!: habilité à réaliser des opérations répétitives simples avec précision et grande ﬁabilité dans ses facultés de mémorisation. 3.- QUE PEUT FAIRE UN ORDINATEUR ? Un ordinateur peut traiter des informations. L'ordinateur est un outil qui nous aide à résoudre certains problèmes. Ces problèmes font généralement intervenir des sym- boles ou des signes qui nous sont familiers tels que les lettres de l'alphabet, les chif- fres, les signes de ponctuation et quelques caractères spéciaux comme *,#,+... Nous pouvons introduire un ensemble de symboles dans l'ordinateur. Ce dernier nous rend un autre ensemble de symboles en relation avec ceux que nous avons intro- duits. Voici quelques exemples. Caractères entrés Caractères sortis • Nombres représentant les • Prix de la vitre. dimensions d'une vitre. • Liste des livres empruntés • Liste des livres ayant dépassé dans une bibliothèque. le temps de prêt. • Le nom d'une personne. • Son numéro de téléphone. • Notation standard d'un • Dessin de l'échiquier et déplacement sur un échiquier. du déplacement effectué. • Nombres représentant une hauteur • Dessin d'un atterrissage lunaire. et une accélération. Nous n'examinerons pas en détails la façon dont l'ordinateur travaille mais nous ap- prendrons à lui donner les instructions requises pour qu'il exécute une tâche don- née. Il est cependant utile de connaître les différentes parties qui constituent un or- dinateur. Chapitre 1 : Concepts fondamentaux Introduction à l"informatique - ©U.Lg. 2006 H.P. Garnir et F. Monjoie 3 4.- QU'EST-CE-QU'UN ORDINATEUR ? Sous sa forme la plus schématique, un ordinateur se compose de trois parties ou unités. _________________________________________________________ Schéma d'un ordinateur UNITE D'ENTREE UNITE CENTRALE UNITE DE SORTIE _________________________________________________________ 1) Une unité d'entrée (=input device) nous permet d'introduire des instructions et des données. Le clavier en est un exemple. 2) Une unité centrale (CPU = Central Processing Unit) traite ce qui a été introduit. 3) Une unité de sortie (=output device) nous transmet les résultats. Un écran ou une imprimante sont de telles unités. Rien de très palpitant à première vue! Mais tout l'intérêt de l'ordinateur réside dans trois de ses caractéristiques, à savoir!: •!sa capacité d'emmagasiner une grande quantité d'informations, •!sa rapidité de traitement, •!sa capacité d'assimiler un programme qui contrôle son propre fonctionnement. Cette dernière caractéristique, de loin la plus importante, fera l'objet d'une grande partie de ce cours. Un auxiliaire précieux : la mémoire de sauvegarde L'ordinateur ne peut fonctionner que s'il est alimenté en courant. Dès que celui-ci est coupé, la plupart des ordinateurs perdent les informations qu'ils ont reçues. Il est donc intéressant de pouvoir sauver certaines informations utiles pour des tâches uploads/Science et Technologie/ informatique-pour-geologue.pdf